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組合式減壓閥在水電站中應(yīng)用

  • 發(fā)布日期:2013-08-21      瀏覽次數(shù):3146
    •    組合式減壓閥在水電站中應(yīng)用

      摘要:減壓閥的性能,直接影響機(jī)組技術(shù)供水的品質(zhì),影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行,針對(duì)ZJY46H型減壓閥和膜片差壓式減壓閥在天生橋二級(jí)電站運(yùn)用的實(shí)際情況,對(duì)兩種類型減壓閥的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析,進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié),并結(jié)合對(duì)ZJY46H型減壓閥本體及其控制回路的改進(jìn),說明ZJY46H型減壓閥在高水頭電站運(yùn)用是可行的。

       

      O 組合式減壓閥概述
      電站位于總裝機(jī)6 X220 MW,*機(jī)組于1992年12月投運(yùn),1994年末一期4臺(tái)機(jī)組全部投運(yùn),2000年二期2臺(tái)機(jī)組全部投運(yùn)。電站技術(shù)供水系統(tǒng)采用單元供水方式,即兩臺(tái)機(jī)組為一單元,電站初期運(yùn)行技術(shù)供水主供水采用水泵供水,一單元有兩臺(tái)工作泵,一臺(tái)備用泵,水泵運(yùn)行方式設(shè)計(jì)為循環(huán)備用,壓力鋼管減壓供水作為備用供水。在天生橋一級(jí)電站水庫投運(yùn)后,采用壓力鋼管減壓供水作為機(jī)組技術(shù)供水主供水,每臺(tái)機(jī)組壓力鋼管上設(shè)有一個(gè)取水口,各自經(jīng)減壓后接入供水聯(lián)絡(luò)管。但由于電站投運(yùn)初期由于河流內(nèi)泥沙含量較大,導(dǎo)致水泵軸套、密封頻繁損壞,故障率較高,因此在1994年將技術(shù)供水主供水改為壓力鋼管減壓供水,水泵供水為備用供水。
       

      1 電站相關(guān)參數(shù)


      機(jī)組型式:立軸單輪混流式;高水頭:204 m;額定水頭:176 m;低水頭:174 m;加權(quán)平均水頭:185 m;額定水頭下的流量:139.8 m3/s;額定轉(zhuǎn)速:200 r/min;飛逸轉(zhuǎn)速:363 r/min;機(jī)組技術(shù)供水方式:自流減壓(主供水)、水泵(備用水);單機(jī)技術(shù)供水流量:1300 m3/h;單機(jī)供水壓力:0.7 MPa(主機(jī))。
       

      2 機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)簡(jiǎn)介


      技術(shù)供水系統(tǒng)如圖1所示,電廠機(jī)組技術(shù)供水為2套裝置,主供水為自流減壓;備用為水泵供水。圖1中虛線以上部分為自流減壓供水系統(tǒng);虛線以下部分為水泵供水系統(tǒng)。3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)機(jī)技術(shù)供水系統(tǒng)與1號(hào)、2號(hào)機(jī)基本相同。如圖1所示,由S101一$201 DN300閘閥自電動(dòng)閥分別自壓力鋼管取水,過電動(dòng)閥$102、$202后分別經(jīng)1號(hào)機(jī)減壓閥和2號(hào)機(jī)減壓閥,減壓后匯到供水總管,再經(jīng)濾水器分別供至1號(hào)、2號(hào)機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)。備的檢修及管理工作。房空調(diào)用水;在減壓閥出口裝有安全泄壓閥。S102和$202是DN300電動(dòng)閘閥,控制機(jī)組供水減壓閥的啟閉??偣苌系腟D001是其它機(jī)組供水系統(tǒng)的隔離閥,便于各供水系統(tǒng)之間的相互切換。減壓閥的出口壓力整定值為0.7 MPa,再由機(jī)組各用用戶閥調(diào)至所需的壓力。
      2.1 機(jī)組設(shè)備供水量(表1)
      2.2機(jī)組主用技術(shù)供水更改原因
      電廠常年水頭約200 m,就經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的角度出發(fā),以水泵作為主供水更為合算。原設(shè)計(jì)就是以水泵供水為主供水。但因泥沙磨損、水泵故障、停機(jī)維修等方面的原因,導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用高;同時(shí),因故障停機(jī)維
      修,導(dǎo)致了電網(wǎng)供電不正常,而且,維修維護(hù)工作量大。故于1994年改為自流減壓供水為機(jī)組主供水。
       

      3 減壓系統(tǒng)穩(wěn)壓閥應(yīng)用簡(jiǎn)介


      電站使用的ZJY46H-25Q型自流減壓系統(tǒng)減壓穩(wěn)壓閥共13臺(tái)。其中:ZJY46H一25Q/VDN300×6臺(tái)用于主機(jī)供水,出口壓力可調(diào)節(jié)值為0.3—0.9 MPa,整定值為0.7 MPa;ZJY46H一25QVDN250×2臺(tái)用于廠房空調(diào)供水,出口壓力可調(diào)節(jié)值為0.3~0.9 MPa,整定值為0.,flPa;ZJY46H一25o/V DN150×2臺(tái)用于廠房生活用水,出I=I壓力可調(diào)節(jié)值為0.3~0.6 MPa,整定值為0.3 MPa;ZJY46H一25Q/V DN100×3臺(tái)用于家屬區(qū)生活用水,出口壓力可調(diào)節(jié)值為0.3—0.6 MPa,整定值為0.35 MPa、
       

      4組合減壓閥性能參數(shù)

       

      Y46T組合式減壓閥/減壓閥SFY46T-16/25系列結(jié)構(gòu)及用途

        該閥主要由主閥、控制導(dǎo)閥、過濾器、針閥、球閥及旁通管道節(jié)流部位等組成。適用于溫度小于80℃的水及非腐蝕性液體(汽油、煤油)和氣體等需要降低到一定范圍的設(shè)備和管路系統(tǒng)上,通過調(diào)節(jié)將進(jìn)口壓力降低至某一需要的出口壓力值。當(dāng)進(jìn)口壓力或流量發(fā)生變化時(shí),靠介質(zhì)本身的能量可自動(dòng)保持出口壓力在一定的范圍內(nèi)。

      Y46T組合式減壓閥的基本性能 

          (1) 減壓閥調(diào)壓范圍:它是指減壓閥輸出壓力P2的可調(diào)范圍,在此范圍內(nèi)要求達(dá)到規(guī)定的精度。調(diào)壓范圍主要與調(diào)壓彈簧的剛度有關(guān)。 

          (2) 減壓閥壓力特性:它是指流量g為定值時(shí),因輸入壓力波動(dòng)而引起輸出壓力波動(dòng)的特性。輸出壓力波動(dòng)越小,減壓閥的特性越好。輸出壓力必須低于輸入壓力—定值才基本上不隨輸入壓力變化而變化。

          (3) 減壓閥流量特性:它是指輸入壓力—定時(shí),輸出壓力隨輸出流量g的變化而變化的持性。當(dāng)流量g發(fā)生變化時(shí),輸出壓力的變化越小越好。一般輸出壓力越低,它隨輸出流量的變化波動(dòng)就越小。

          三、 Y46T組合式減壓閥 的選用

          根據(jù)使用要求選定減壓閥的類型和調(diào)壓精度,再根據(jù)所需大輸出流量選擇其通徑。決定閥的氣源壓力時(shí),應(yīng)使其大于高輸出壓力0.1MPa。減壓閥一般安裝在分水濾氣器之后,油霧器或定值器之前,并注意不要將其進(jìn)、出口接反;閥不用時(shí)應(yīng)把旋鈕放松,以免膜片經(jīng)常受壓變形而影響其性能。

       

      ZJY46H減壓閥是一種利用水壓進(jìn)行自我調(diào)節(jié)的減壓閥穩(wěn)壓閥,在進(jìn)口壓力和流量產(chǎn)生變化的時(shí)候保持出口的壓力和流量穩(wěn)定。其*實(shí)現(xiàn)自力控制,調(diào)試簡(jiǎn)單,運(yùn)行可靠。



        當(dāng)管道流量為0的時(shí)候,減壓閥進(jìn)入全關(guān)閉狀態(tài),閥后壓力保持低壓(可減靜壓)。

       

       

       

       

       

        如圖所示:當(dāng)P1變化時(shí)減壓閥的出口首先表現(xiàn)為P2±△P2通過反饋系統(tǒng)出口管傳到控制閥,使Pt=Pk±△P2;從而L發(fā)生相應(yīng)變化,導(dǎo)致±△Pe的變化,經(jīng)壓力導(dǎo)管導(dǎo)致Pk的相應(yīng)變化,Pt與Pk達(dá)到新的平衡,主閥的過流面積H相應(yīng)變化。

        因此,P1變化,而通過H的流量不變。P2始終是原整定的低壓值。當(dāng)流量變化時(shí),
      減壓閥自我調(diào)節(jié)工作原理也如同上。

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      Y46T組合式減壓閥安裝和使用

      1、  安裝減壓閥之前必須對(duì)管路系統(tǒng)進(jìn)行沖洗清理,以防焊渣、氧化皮等贓物流入閥內(nèi),影響閥門正常工作。

      2、  減壓閥應(yīng)安裝便于操作和維修的地方,并且必須直立安裝在水平管路上,應(yīng)注意使管路中介質(zhì)的流向與閥體上箭頭所示方向一致,切勿裝反。

      3、  減壓閥在安裝使用時(shí),應(yīng)先把旁通管路上的截止閥打開,排除管路中的冷凝水和汽水混合物,以防減壓閥開啟時(shí)產(chǎn)生水擊現(xiàn)象損壞減壓閥,當(dāng)無異?,F(xiàn)象后,按順時(shí)針方向緩慢旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘,將出口壓力調(diào)至所需要的壓力(以閥后表壓為準(zhǔn)),調(diào)整好后,將鎖緊螺母背緊,擰上防護(hù)罩。

      4、  減壓閥前應(yīng)安裝過濾器,以防止介質(zhì)中的雜質(zhì)進(jìn)入減壓閥,影響其性能。

      5、  安裝的減壓閥前后應(yīng)有一段直管,閥前直管長度約為600毫米,閥后直管長度約為1000毫米。

       

       

      5 機(jī)組自流減壓技術(shù)供水運(yùn)行過程


      電站于建站初期使用的減壓閥,為1994年3月安裝的德國進(jìn)口Y43H一25C DN300的先導(dǎo)活塞式減壓閥,因試運(yùn)行時(shí)噪聲、振動(dòng)、出口壓力波動(dòng)等原因不能滿足運(yùn)行要求而停止運(yùn)行;1996年1月安裝ZJY46H一25Q DN300減壓閥,調(diào)試后滿足運(yùn)行要求投入機(jī)組運(yùn)行;1996年7月,解體檢修ZJY46H一25Q減壓閥時(shí),因發(fā)現(xiàn)ZJY46H一25Q減壓閥的組合式節(jié)流錐嚴(yán)重磨損而停運(yùn),8月改用廠家改進(jìn)的抗蝕型堆焊鎳基合金的整體節(jié)流錐后繼續(xù)投運(yùn);1997年ZJY46H一25Q減壓閥改裝為安全性、可靠性更高的可反沖排污雙反饋系統(tǒng)和出口壓力安全鎖定系統(tǒng);1999年在電廠旁的中山包電站改用國外某品牌膜片差壓式減壓閥試運(yùn)行,因膜片擊穿而停用國外某品牌膜片差壓式減壓閥,恢復(fù)使用
      ZJY46H一25Q型減壓閥運(yùn)行;2005年,ZJY46H一25Q減壓閥控制系統(tǒng)控制先導(dǎo)閥改為廠家提供的新型活塞式先導(dǎo)閥,安全運(yùn)行至今。
       

      5 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
       

      發(fā)電總廠機(jī)組自流減壓技術(shù)供水系統(tǒng)自1996年始,安全運(yùn)行至今,我們主要做以下幾點(diǎn)工作:

      ①系統(tǒng)減壓閥合理地選型;

      ②及時(shí)地與制造商作
      相關(guān)技術(shù)的互動(dòng);

      ③供水重點(diǎn)部位的重點(diǎn)巡檢;

      ④做好減壓閥定期的維護(hù)保養(yǎng)工作。
      5.1系統(tǒng)減壓閥合理的選型
      高水頭電站機(jī)組的自流減壓供水系統(tǒng)關(guān)鍵在于減壓閥的可靠與穩(wěn)定性。因此,針對(duì)以前的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)
      和結(jié)合電廠的相關(guān)技術(shù)參數(shù),我們?cè)跍p壓閥的選型上做了整體結(jié)構(gòu)、流量特性和壓力特性的工作。
      (1)整體結(jié)構(gòu)的選型
      ZJY46H型減壓閥的結(jié)構(gòu)如圖2所示:減壓閥由主閥和反饋控制系統(tǒng)組成,主閥上設(shè)有安全鎖定裝置,限制了高出口壓力,以防止減壓閥在故障時(shí)的出口壓力出現(xiàn)危害性的高壓;兩套互為備用的反饋系統(tǒng)以保證反饋控制系統(tǒng)的正常工作;反饋控制系統(tǒng)的先導(dǎo)閥是活塞式結(jié)構(gòu),并能在運(yùn)行工況下反沖排污,排除了控制先導(dǎo)閥被雜質(zhì)卡阻的可能性;反饋系統(tǒng)的連接管為DN20的不銹鋼管,剛性好。主閥和反饋控制系統(tǒng)相對(duì)分離;雙反饋控制系統(tǒng)互為備用;出口壓力安全鎖定裝置成為了減壓閥安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行及維護(hù)方便的基礎(chǔ)。
       

      (2)ZJY46H型減壓閥的流量特性和壓力特性的適應(yīng)性
      ~GB12244—2006減壓閥一般要求》規(guī)定了減壓閥在進(jìn)口壓力和流量變化的工況下,整定的出口壓
      力值不變。天生橋發(fā)電總廠減壓閥前壓力變化值為2.05 1.76MPa,機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)閥前高壓力為2.7 MPa。由于是兩臺(tái)機(jī)組為—單元的(#,SKTYSC,要求減壓閥達(dá)到單臺(tái)流量能夠} 浞兩臺(tái)機(jī)組供水要求。所以對(duì)減壓閥要求高。減壓閥的自力調(diào)節(jié)工作原理如圖3所示:圖3 減壓閥工作原理為減壓閥的進(jìn)口壓力;P2為減壓閥出口壓力;只為減壓閥主閥的彈簧壓力;Pk為減壓閥主閥的壓力調(diào)節(jié)腔壓力;只,為反饋系統(tǒng)控制閥彈簧壓力;Pk,為反饋系統(tǒng)控制閥壓力調(diào)節(jié)腔壓力; 為減壓閥閥座和節(jié)流錐的開啟高度(相當(dāng)于主閥的過流面積)。減壓閥正常工況時(shí),只=Pk,在控制閥只=Pk 。此時(shí)、主閥和控制閥的閥座與節(jié)流錐開啟高度h是一個(gè)定值(即過流面積一定過流量一定)。因此,減壓閥出口壓力相對(duì)是一個(gè)低壓值P2。當(dāng)尸1上升時(shí),減壓閥的P2+△P2首先表現(xiàn)為上升,其值通過反饋系統(tǒng)出口管傳到控制閥,使只+△ ,△只 與Pk 的力達(dá)到新的平衡,控制閥h減小;相應(yīng)△Pk 壓力增大,經(jīng)壓力導(dǎo)管,使主閥的尸k+△Pk, =Pk+△Pk壓力達(dá)到新的平衡,主閥h減小、△P2值恢復(fù)為原P2值。當(dāng)進(jìn)口壓力P1下降時(shí),主閥與控制閥的工況則與上述的工況相反。當(dāng)出口流量p增大時(shí),減壓閥的工況相當(dāng)于P1下降時(shí)的工況。當(dāng)出口流量p減小時(shí),減壓閥的工況相當(dāng)于Pl上升時(shí)的工況。從減壓閥的過流方式析:水流沿節(jié)流錐流向出口,有效地減少了紊流現(xiàn)象,有利于P2的穩(wěn)定性和低噪聲。如圖4所示。圖4 減壓閥水流從減壓閥的流量特性看:當(dāng)機(jī)組供水量為1 300 m3/h時(shí),減壓閥節(jié)流錐行程日為20 mm(大為50 mm),只使用了大流量的2,5,滿足電廠單臺(tái)減壓閥供兩臺(tái)機(jī)的要求。在單調(diào)節(jié)1號(hào)機(jī)組減壓閥時(shí),將S0115R的開度從50%至100% 進(jìn)行調(diào)節(jié)(流量變化),P2值變化值為0.7 0.65 MPa,*.05 MPa,滿足(GB12245—2006減壓閥性能試驗(yàn)方法》誤差不大于10%的要求。從減壓閥的壓力特看:在單調(diào)節(jié)1號(hào)機(jī)組減壓閥時(shí),進(jìn)口壓力為2.0 MPa。尸2值整定為0.7 MPa,手動(dòng)調(diào)節(jié)S102的開度,使進(jìn)口壓力在1.5~2.0 MPa變化。P2值變化值為0.7—0.68 MPa,*.02 MPa。滿足(<GB12245—2006減壓閥性能試驗(yàn)方法》誤差不大于5%的要求。因此,ZJY46H型減壓閥的綜合技術(shù)參數(shù)滿足電廠運(yùn)行要求。
      5.2及時(shí)與制造商作相關(guān)技術(shù)的互動(dòng),促使制造商不斷改進(jìn)減壓閥運(yùn)行中的缺陷1996年1月,*臺(tái)ZJY46H一25Q DN300減壓閥在電廠1號(hào)機(jī)組運(yùn)行,至6月,在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)減壓閥出口壓力不穩(wěn)定,打開檢查,橡膠組合式節(jié)流錐過流面出現(xiàn)約10%綜合性氣蝕和磨蝕現(xiàn)象。我們及時(shí)將此現(xiàn)象反饋給制造商。制造商針對(duì)這一問題提出了整體節(jié)流錐堆焊鎳基合金的方案,電廠同意后應(yīng)用。使用期從6個(gè)月提高到10年。在此基礎(chǔ)上,針對(duì)電廠的具體工況,促使制造商將減壓閥單一的減壓穩(wěn)壓改進(jìn)成為雙反饋可反沖排污控制系統(tǒng)和出口壓力安全鎖定和抗蝕性能良好的減壓閥。保證了機(jī)組自流減壓供水系統(tǒng)的可靠、安全性。


      6 結(jié)束語


      膜片差壓式減壓閥由于存在橡膠膜片易老化,膜片的強(qiáng)度不夠,在管道水錘出現(xiàn)時(shí)容易擊穿等缺陷,通過天生橋二級(jí)電站使用ZJY46H減壓閥后的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,ZJY46H減壓閥能有效地避免膜片差壓式減壓閥存在的缺陷重復(fù)發(fā)生,閥門在性能的穩(wěn)定性、安全性、使用壽命、防泥沙能力及檢修維護(hù)等
      方面都具有良好的*性,實(shí)踐證明,該閥門在天生橋二級(jí)電站的應(yīng)用是非常成功的。
      ·

       

      6、  減壓閥進(jìn)口還要裝汽水分離器和疏水閥,減壓閥出口也要裝疏水閥。

       

       

       

       

       

       



      Y46T組合式減壓閥主要技術(shù)參數(shù)

      型號(hào) 公稱通徑 公稱壓力 強(qiáng)度試驗(yàn)壓力 大進(jìn)口壓力 出口壓力分段
      SFY46T-16SFY46T-16C 65-250 1.6 2.4 1.6 0.08-0.2 0.2-0.5 0.5-1.2
      300-400 0.08-0.2 0.2-0.5 0.5-1.0
      SFY46T-25 65-250 2.5 3.75 2.5   0.2-0.5 05-1.2
      300-400   0.2-0.5 0.5-1.0

      主要零件材料

      零件名稱 材質(zhì)
      閥體、閥蓋 鑄鐵、碳鋼、球鐵
      閥桿、活塞、閥瓣 不銹鋼
      閥座
      過濾器、球閥、針閥、控制導(dǎo)閥
      彈簧 硅錳鋼
      密封墊 丁橡膠

      Y46T組合式減壓閥主要外形尺寸

      公稱通徑 尺     寸
      L H1 H
      65 290 100 560
      80 310 105 580
      100 350 125 650
      125 400 140 685
      150 480 160 915
      200 600 190 1015
      250 730 220 1220
      300 850 250 1250
      400 1100 320 1275

      法蘭連接尺寸:鐵制閥門按GB4216.4(5)-84標(biāo)準(zhǔn),鋼制閥門按GB/T9113.1-2000(RF)標(biāo)準(zhǔn)。